El reconocimiento de aloantígenos es el mecanismo por el cual las células T pueden reconocer aloantígenos y conducir al rechazo del trasplante después de un trasplante de órgano . Se divide ampliamente en reconocimiento directo e indirecto de aloantígenos.
Reconocimiento aloantıgeno directa [ editar ]
Las células dendríticas del tejido del donante [1] migran a los ganglios linfáticos , estimulando un porcentaje medible de células T receptoras . Las células T huésped en el ganglio linfático reconocen el HLA de aloinjerto o un péptido unido asociado .
En este caso, las células T alorreactivas son estimuladas por APC de donantes que expresan tanto el MHC alogénico como la actividad coestimuladora.
Aloantıgeno reconocimiento indirecto [ editar ]
Las células dendríticas del huésped (órgano-receptor) procesan las proteínas del injerto trasplantado y desencadenan una respuesta de células T. La presentación puede ocurrir a través de MHC clase I o MHC clase II, aunque la clase II generalmente está involucrada.
La principal diferencia entre el reconocimiento directo y directo de aloantígenos proviene del origen de los macrófagos (tipo de APC ). En el reconocimiento directo de aloantígenos, las células dendríticas involucradas son derivadas de donantes. En el reconocimiento indirecto de aloantígenos, las células dendríticas (APC) involucradas son APC receptoras.
Aloreconocimiento es la capacidad de un organismo individual para distinguir sus propios tejidos de los de otro. Se manifiesta en el reconocimiento de antígenos expresados en la superficie de células de origen no propio. El aloreconocimiento se ha descrito en casi todos los filos multicelulares.
Este artículo se centra en el reconocimiento de alor desde el punto de vista de su importancia en la evolución de los organismos multicelulares. Para otros artículos que se centran en su importancia en medicina, biología molecular, etc., se recomiendan los siguientes temas, así como los de los enlaces de Categorías en la parte inferior de esta página.
- Sistema inmunológico , Inmunología.
- Rechazo de trasplante
- Mecanografía de tejidos
- Complejo mayor de histocompatibilidad (MHC)
La capacidad de discriminar entre el yo y el no-yo es un requisito fundamental para la vida. En el nivel más básico, incluso los organismos unicelulares deben poder distinguir entre alimentos y no alimentos, responder adecuadamente a los patógenos invasores y evitar el canibalismo. En los organismos que se reproducen sexualmente, la discriminación propia / no propia es esencial para asegurar la interacción de esperma / huevo específica de la especie durante la fertilización. Los organismos hermafroditas, como los anélidos y ciertas plantas, requieren mecanismos de reconocimiento para evitar la autofertilización. Todas estas funciones son llevadas a cabo por el sistema inmune innato , que emplea receptores de reconocimiento de patronesconservados evolutivamente para eliminar las células que muestran "marcadores que no son".
Evolución de la multicelularidad [ editar ]
La evolución de la multicelularidad provocó varios desafíos, muchos de los cuales podrían enfrentarse a sistemas inmunes innatos cada vez más sofisticados, pero que también sirvieron como fuerza motriz evolutiva para el desarrollo de sistemas inmunes adaptativos . El sistema inmunitario adaptativo o "específico" en su forma completamente calificada ( es decir, basado en el complejo principal de histocompatibilidad (MHC), los receptores de células T (TCR) y los anticuerpos ) existe solo en vertebrados con mandíbulas , pero se ha desarrollado un sistema inmunitario adaptativo evolucionado independientemente. Identificadas en el hagfish y la lamprea(vertebrados sin mandíbula). [2]
La multicelularidad ha surgido independientemente docenas de veces en la historia de la vida, en plantas, animales, hongos y procariotas, [3] apareciendo por primera vez hace varios miles de millones de años en las cianobacterias . Dos categorías de ventajas se han atribuido al desarrollo temprano de la existencia multicelular: ventajas relacionadas con el tamaño y ventajas relacionadas con la especialización funcional y la división del trabajo. [4] Las ventajas de tamaño pueden incluir una mayor eficiencia de alimentación o una mayor robustez. Por ejemplo, las mixobacterias , que se mueven en enjambres, pueden mantener una alta concentración de enzimas extracelulares utilizadas para digerir los alimentos, de las que se benefician todas las bacterias del enjambre. En diversas condiciones, muchos microorganismos forman biopelículas.que les proporciona un entorno protegido. En los organismos que han evolucionado en la especialización funcional, puede existir una división importante del trabajo sobre la reproducción: solo una pequeña fracción de las células contribuye a la siguiente generación. El crecimiento somático representa una forma de altruismo, donde las células somáticas abandonan la reproducción ayudando a las células de la línea germinal a reproducirse.
Problema del jinete libre [ editar ]
Las enzimas extracelulares secretadas por bacterias enjambre, el limo de una biopelícula o las células soma en un organismo diferenciado representan bienes públicos que son vulnerables a la explotación por parte de los tramposos. [5] Este problema es bien conocido en economía y biología evolutiva como el " problema del jinete libre " o la " tragedia de los bienes comunes"."Un jinete libre (o freeloader) es un individuo que consume un recurso sin pagar por él, o paga menos que el costo total. En organismos multicelulares, los tramposos pueden surgir de mutaciones en células somáticas que ya no contribuyen al bien común, o ignorar los controles sobre su reproducción. Otra posibilidad puede surgir de la fusión somática: existen estilos de vida multicelulares en los que existen pocas barreras físicas, si es que existen, para la mezcla de células (por ejemplo: esponjas, micelios fúngicos) e incluso entre organismos que han evolucionado. Integraciones físicas que representan una primera línea de defensa contra la invasión, ocurren oportunidades para el intercambio celular. Testigo, por ejemplo, la propagación de la enfermedad del tumor facial del diablo entre los demonios de Tasmania y el tumor venéreo transmisible en perros.
En los metazoos , la defensa contra la interrupción del estilo de vida multicelular por parte de tales tramposos adopta dos formas principales. Primero, una característica consistente del ciclo de vida multicelular es la interposición de una fase unicelular, incluso entre los organismos cuyo principal modo de propagación puede ser a través de propágulos vegetativos de muchas células. [6] Esta fase unicelular usualmente toma la forma de un cigoto producido sexualmente. El paso a través de un cuello de botella unicelular asegura que cada representante de la próxima generación de organismos represente un clon distinto. Algunas crías llevarán una gran cantidad de mutaciones perjudiciales y morirán, mientras que otras tendrán pocas. De esta manera, el organismo pasa por alto el " trinquete de Muller.", El proceso por el cual los genomas de una población asexual acumulan mutaciones deletéreas de una manera irreversible. La segunda defensa contra los tramposos es el desarrollo de mecanismos de alorreconocimiento que protegen contra la invasión de replicadores parasitarias. [7]alorreconocimiento actúa como un agente de selección de parentesco al restringir la fusión y la aceptación de la comunidad a personas relacionadas. Si las personas relacionadas se fusionan, los beneficios de la fusión seguirán aplicándose, mientras que los costos de la competencia por recursos compartidos u oportunidades reproductivas se reducirán en una fracción proporcional al grado de relación entre los socios fusionados . [5]Si los individuos no relacionados se fusionan, o si surge una célula mutada dentro de un organismo que es distinguible de sí mismo por el sistema de reconocimiento de alianzas, se activará una respuesta de rechazo. Como regla general, el rechazo está mediado por los productos genéticos de loci altamente variables, que deben coincidir (o casi coincidir) entre los organismos para que la fusión tenga éxito. [8]
Fenómenos alorreconocimiento [ editar ]
Los fenómenos de aloreconocimiento han sido reconocidos en los sistemas de autoidentidad bacteriana y de reconocimiento social, [9] la discriminación por parentesco en las amebas sociales, [10] [11] tipos de apareamiento de hongos, [12] incompatibilidad vegetativa de hongos, [13] sistemas de autoincompatibilidad de plantas, [14]Invertebrados marinos coloniales (como corales, esponjas, hidroides, briozoos y ascidios), [15] y, por supuesto, vertebrados. La forma en que se manifiesta la aloreconocimiento en estos diferentes sistemas varía enormemente. Las bacterias, por ejemplo, secretan bacteriocinas., toxinas proteicas dirigidas específicamente contra miembros de su propia especie. Las colonias de invertebrados marinos, cada una representando un genotipo único, se expanden a través del fondo del océano mediante la reproducción asexual. Donde se unen las colonias, pueden, si son compatibles, fusionarse para formar una sola unidad, o si son incompatibles, pueden intentar enérgicamente crecer demasiado, envenenar, picar o consumirse mutuamente. [15]
Sistemas inmunes innato y adaptativo [ editar ]
La inmunidad de los vertebrados depende tanto de los sistemas inmunitarios adaptativos como de los innatos. En los vertebrados, el sistema inmunitario innato está compuesto por células como los neutrófilos y macrófagos (que también tienen un papel en el sistema inmunitario adaptativo como células presentadoras de antígenos ), así como por vías moleculares como el sistema del complemento que reacciona a los no microbianos. . El sistema inmunitario innato permite una rápida respuesta inflamatoria que contiene la infección y activa el sistema inmunitario adaptativo, que elimina el patógeno y, a través de la memoria inmunológica , brinda protección a largo plazo contra la reinfección.
Las búsquedas exhaustivas de secuencias en múltiples grupos taxonómicos no han podido identificar MHC y TCR fuera de los vertebrados con mandíbulas. El reconocimiento al azar en estos animales se basa en mecanismos moleculares distintos de los de los vertebrados con mandíbulas. En esponjas, se han identificado varios receptores (moléculas de adhesión de esponja, receptor tirosina quinasa) con dominios similares a los encontrados en las inmunoglobulinas . La variabilidad de la secuencia en "puntos calientes" se ha identificado en estos receptores. [2] Parece que las moléculas que, más tarde en la evolución, fueron explotadas en la respuesta inmune adaptativa, tuvieron un papel anterior en el reconocimiento innato. Las lampreas y el hagfish parecen haber evolucionado, por evolución convergente, una respuesta inmune adaptativa que es independiente y distinta de los sistemas inmunes adaptativos de vertebrados superiores. Las células de tipo linfocítico en estos peces expresan genes receptores de linfocitos altamente variables , que se someten a reordenamientos somáticos que recuerdan la manera en que los genes de inmunoglobulina de mamíferos se reordenan durante el desarrollo. [dieciséis]
Resumen [ editar ]
En resumen, el reconocimiento al azar, la capacidad de distinguir el yo del no-yo, es básico para toda la vida, tanto unicelular como multicelular. Los primeros sistemas de reconocimiento eran innatos y se basaban en el reconocimiento de las moléculas propias. La evolución de las formas multicelulares provocó presiones selectivas para una sofisticación cada vez mayor de los sistemas inmunitarios innatos. Los sistemas inmunitarios adaptativos, basados en el reconocimiento del no-yo, han surgido independientemente en dos líneas de cordados y explotan moléculas y sistemas celulares que tuvieron un papel previo en las respuestas inmunitarias innatas. El aloreconocimiento que existe actualmente en los mamíferos puede rastrearse como resultado de la modificación secuencial de los mecanismos de inmunidad que se remontan a algunos de los primeros organismos multicelulares.
La alostasis es el proceso de lograr estabilidad u homeostasis a través de cambios fisiológicos o de comportamiento ( Copstead y Banasik2013 ). Esto se puede llevar a cabo mediante la alteración de las hormonas del eje HPA , el sistema nervioso autónomo , las citoquinas u otros sistemas, y generalmente es adaptable a corto plazo ( McEwen y Wingfield 2003 ). La alostasis es esencial para mantener la viabilidad interna en medio de condiciones cambiantes ( Sterling y Eyer 1988 ; McEwen 1998a ; McEwen 1998b ; Schulkin 2003 ).
La alostasis proporciona una compensación para varios problemas, como la insuficiencia cardíaca compensada, la insuficiencia renal compensada y la insuficiencia hepática compensada . Sin embargo, tales estados alostáticos son intrínsecamente frágiles, y la descompensación puede ocurrir rápidamente, como en la insuficiencia cardíaca aguda descompensada .
Naturaleza del concepto [ editar ]
El concepto de alostasis fue propuesto por Sterling y Eyer en 1988 como un proceso para restablecer la estabilidad en respuesta a un desafío. Allostasis fue acuñado del griego allo, que significa "variable"; por lo tanto, "permanecer estable por ser variable" ( Sterling y Eyer 1988 ; Klein 2004 ). La regulación alostática refleja, al menos en parte, la participación cefálica en eventos regulatorios primarios, ya que es anticipatoria a la regulación fisiológica sistémica ( Sterling y Eyer 1988 ; Schulkin 2003 ). Esto es diferente a la homeostasis., que se produce en respuesta a sutil flujo y reflujo. Tanto la homeostasis como la alostasis son sistemas endógenos responsables de mantener la estabilidad interna de un organismo. Homeostasis, del griego homeo, significa "similar", mientras que stasis significa "estar"; por lo tanto, "de pie en aproximadamente el mismo nivel". ( Sterling & Eyer 1988 );
El término heterostasis ( Selye, 1973 ) también se usa en lugar de la alostasis, en particular cuando los cambios de estado son finitos en número y, por lo tanto, discretos (por ejemplo, procesos computacionales).
Estados de Wingfield:
Sterling (2004) propuso seis principios interrelacionados que subyacen a la alostasis:
- Los organismos están diseñados para ser eficientes.
- La eficiencia requiere compensaciones recíprocas
- La eficiencia también requiere poder predecir las necesidades futuras.
- Tal predicción requiere que cada sensor se adapte al rango esperado de entrada
- La predicción también exige que cada efector adapte su salida al rango de demanda esperado.
- La regulación predictiva depende del comportamiento, mientras que los mecanismos neuronales también se adaptan.
Contraste con la homeostasis [ editar ]
La diferencia entre alostasis y homeostasis se populariza en el libro de Robert Sapolsky Por qué las cebras no tienen úlceras : [ Esta cita necesita una cita ]
- La homeostasis es la regulación del cuerpo a un equilibrio, mediante el ajuste de un solo punto, como el nivel de oxígeno en la sangre, la glucosa en la sangre o el pH de la sangre. Por ejemplo, si una persona que camina en el desierto está caliente, el cuerpo sudará y se deshidratará rápidamente. La alostasis es adaptación pero en relación con un equilibrio más dinámico. En la deshidratación, el sudor ocurre como solo una pequeña parte del proceso, y muchos otros sistemas también adaptan su funcionamiento, tanto para reducir el uso del agua como para respaldar la variedad de otros sistemas que están cambiando para ayudar a esto. En este caso, los riñones pueden reducir la producción de orina, la membrana mucosa en la boca, la nariz y los ojos pueden secarse; La producción de orina y sudor disminuirá; La liberación de arginina vasopresina.(AVP) aumentará; y las venas y arterias se contraerán para mantener la presión arterial con un volumen de sangre más pequeño.
Tipos [ editar ]
McEwen y Wingfield proponen dos tipos de carga alostática que dan como resultado respuestas diferentes:
Si bien ambos tipos de alostasis se asocian con una mayor liberación de cortisol y catecolaminas , afectan de manera diferente la homeostasis tiroidea : las concentraciones de la hormona tiroidea triyodotironina disminuyen en la alostasis tipo 1, pero aumentan en la alostasis tipo 2 ( Chatzitomaris et al. 2017 ).
Carga alostática [ editar ]
A largo plazo, el mantenimiento de los cambios alostáticos durante un período prolongado puede ocasionar desgaste, la llamada carga alostática . Si un individuo deshidratado recibe ayuda pero continúa estresado y, por lo tanto, no restablece el funcionamiento normal del cuerpo, los sistemas corporales del individuo se desgastarán.
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